BG5280U1 - Безпилотен летателен апарат - Google Patents

Description

Област на техниката

Настоящият полезен модел се отнася до безпилотен летателен апарат, който ще намери приложение в областта на авиацията, по-специално за наблюдение, мониторинг, разузнаване, картографиране, търсене и спасяване, както и при други граждански и специализирани мисии, изискващи надеждна и устойчива комуникация и визуална информация в реално време.

Предшестващо състояние на техниката

От практиката са известни безпилотни летателни апарати, оборудвани с автопилотни системи, радиоуправляеми приемници с увеличен обхват, телеметрични радиовръзки и видеокамери за наблюдение. В редица познати решения се използват както дневни оптични камери, така и инфрачервени камери, предназначени за работа при намалена осветеност. Обикновено видеосистемите са реализирани като отделни модули, при които превключването между различни източници на видеосигнал се извършва чрез външни устройства или софтуерни интерфейси, което може да доведе до забавяне или прекъсване на видеопотока.

Също така в известните конфигурации често се използват споделени или близко разположени антени за навигационни, телеметрични и командни радиоканали, което увеличава вероятността от електромагнитни смущения и влошаване на надеждността на управлението, особено при далекобойни полети. Интеграцията между автопилота и видеосистемата в много случаи е ограничена до приемане на данни, без автопилотът да осъществява директно управление на видео превключването. Това налага необходимост от усъвършенствано техническо решение, което да повиши надеждността на радиовръзките и да осигури бързо и непрекъснато превключване между различни видеоизточници по време на полет.

От патентен документ BG 3162 U1 е известен високоскоростен дрон с проходни крила, който се състои от корпус със странично монтирани крила с подвижни електро мотори с витла, които се завъртат от вертикална до хоризонтална позиция спрямо корпуса, и подвижни елерони, които се завъртат от нула до сто и двадесет градуса спрямо хоризонта. Вътре в корпуса са монтирани акумулаторни групи и турбинен двигател с електро генератор.

Техническа същност на полезния модел

Задача на полезния модел е да се създаде безпилотен летателен апарат, който осигурява устойчив, управляем и автономен полет с голям обсег, като същевременно е стабилна платформа за носене на полезен товар за наблюдение и непрекъснат обмен на данни със земна станция при висока устойчивост на смущения.

Задачата е решена като е създаден безпилотен летателен апарат, включващ фюзелаж, на който странично са монтирани крила с подвижни елерони. Съгласно полезния модел, в задната част на фюзелажа са монтирани V образна опашка, двигателен агрегат и горен въздухозаборник. V образната опашка е снабдена с опашни стабилизатори. В предната част на фюзелажа е изработен отваряем горен люк, а носовата част на фюзелажа е оформена като напречно сечение, на което са монтирани дневна камера и инфрачервена камера, свързани с видеопредавател. Във вътрешността на фюзелажа е интегрирана авионична архитектура включваща автопилот функционално свързан с електронен регулатор на обороти, със захранващ модул, с модул телеметрия, с радиоприемник, с GPS модул и с видеопредавателя. Електронният регулатор на обороти е свързан със серво механизъм и със захранващия модул, който е свързан с литиево графен полимерна батерия и с двигателния агрегат.

Предимство на създадения безпилотен летателен апарат е това, че е с повишена надеждност и устойчивост на управление, постигнати чрез използване на напълно независими радиоканали и антени за навигация, радиоуправление и телеметрия, което значително намалява риска от електромагнитни смущения и загуба на връзка при далекобойни полети. Интегрираната авионична архитектура позволява автопилотната система да управлява директно превключването между дневна и инфрачервена камера, като се осигурява непрекъснат видеопоток.

Пояснение на приложените фигури

Настоящият полезен модел е илюстриран на приложените фигури, където:

Фигура 1 представлява аксонометричен изглед на безпилотния летателен апарат, съгласно полезния модел;

Фигура 2 е изглед отпред на безпилотния летателен апарат;

Фигура 3 представлява страничен разрез на задната част на безпилотния летателен апарат;

Фигура 4 изглед отгоре на безпилотния летателен апарат; и

Фигура 5 представлява принципна схема на авионичната архитектура на безпилотния летателен апарат.

Примери за изпълнение на полезния модел

Създаденият безпилотен летателен апарат, показан на приложените фигури, се състои от фюзелаж 1, изпълнен като надлъжен носещ корпус, предназначен за интегриране и защита на основните конструктивни, силови и бордови системи на апарата. Към фюзелажа 1 странично са монтирани крила 2 с достатъчна носеща площ, например ~70 дм², и оптимизирани характеристики на повдигане и стабилност за осигуряване на устойчив полет. Крилата 2 са снабдени е подвижни елерони 7, предназначени за управление на апарата по крен чрез отклонение спрямо надлъжната ос.

В задната част на фюзелажа 1 са монтирани V образна опашка 3, двигателен агрегат 5 и горен въздухозаборник 4. V образната опашка 3 осигурява комбинирана стабилизация и управление на летателния апарат по тангаж и курс, като за целта е снабдена с опашни стабилизатори 8 за надлъжна и посочна стабилност по време на полет. Двигателният агрегат 5 е изпълнен като компактен турбореактивен двигател, работещ на авиационен керосин с добавка на масло, който развива максимална статична тяга до 8 килограм-сили (kgf), което приблизително съответства на ~ 78 - 80 N тяга. Горният въздухозаборник 4 е предназначен за прием и насочване на въздушния поток към двигателния агрегат 5, като неговото разположение в горната част на фюзелажа 1 намалява вероятността от засмукване на замърсявания и подобрява аеродинамичната ефективност.

В предната част на фюзелажа 1 е изработен отваряем горен люк 6, който осигурява достъп до вътрешните бордови системи за монтаж, техническо обслужване и подмяна на компоненти. Носовата част на фюзелажа 1 е оформена с подходящо напречно сечение, в което са монтирани дневна камера 17 и инфрачервена камера 18, предназначени за визуално и термовизионно наблюдение при различни условия на осветеност и видимост.

Дневната камера 17 е с висока резолюция минимум 1200 TVL, а инфрачервена камера 18 е с резолюция 640 х 512, честота 50 кадъра в секунда и обхват на откриване 400 - 700 m. Двете камери 17 и 18 са функционално свързани с видеопредавател 19, който осигурява предаване на видеосигнал в реално време към земна контролна станция, чрез аналогов видеоканал с възможност за предаване на изображения в ясен или криптиран вид.

Във вътрешността на фюзелажа 1 е интегрирана авионична архитектура, включваща автопилот 9, например двуантенен Автопилот PixHawk, който представлява централен управляващ модул за координация и управление на полета. Автопилотът 9 е функционално свързан с електронен регулатор на обороти 10, със захранващ модул 12, с модул телеметрия 14, с радиоприемник 15, с GPS модул 16 и с видеопредавателя 19. GPS модулът 16 може да включва и магнитен компас, и барометричен сензор за височина. Радиоприемникът 15 е от типа Crossfire (всяка версия с удължен обхват). Чрез тези връзки, автопилотът 9 осъществява стабилизация на полета, автоматично управление на траекторията, събиране и запис на полетни данни, както и обмен на информация със земната контролна станция.

Електронният регулатор на обороти 10 е предназначен за управление на режима на работа на двигателния агрегат 5 и е свързан със серво механизъм 11, който осигурява задвижване на подвижните управляващи повърхности, включително елероните 7 и опашните стабилизатори 8. Електронният регулатор на обороти 10 е свързан също със захранващия модул 12, който осигурява разпределение, стабилизиране и защита на електрозахранването. Захранващият модул 12 е електрически свързан с литиево графен полимерна батерия 13, която представлява основен енергиен източник на безпилотния летателен апарат, както и с двигателния агрегат 5. Чрез тази конфигурация се осигурява надеждно захранване на всички бордови системи и непрекъсната работа на апарата по време на полет.

Описаното изпълнение представлява пример за реализация на безпилотния летателен апарат и не ограничава обхвата на полезния модел, като са възможни различни изменения и варианти, без отклонение от неговата същност и технически резултат. Създаденият безпилотен летателен апарат е предназначен предимно за граждански задачи, включително:

• високоскоростен мониторинг на обширни обекти - комуникационни линии, електропроводи, тръбопроводи, пътища и т. н.;

• мониторинг на околната среда и горите за откриване на източници на пожари, анализ на замърсяването, наблюдение на дивата природа и други;

• въздушна фотография и картографиране на труднодостъпни райони;

• бърза доставка на миниатюрни сензори, измервателни модули и други необходими електронни елементи до отдалечени райони;

• изследвания на времето и атмосферата на ниска надморска височина;

• мониторинг на инфраструктурни съоръжения за ранно откриване на аварийни ситуации и други.

Благодарение на реактивната си задвижваща система и ниското си тегло, летателният апарат е способен да лети бързо по маршрути, което го прави ефективен инструмент за мисии, изискващи бърза реакция.

Claims (1)

1. Безпилотен летателен апарат, състоящ се от фюзелаж, на който странично са монтирани крила с подвижни елерони, характеризиращ се с това, че в задната част на фюзелажа (1) са монтирани V образна опашка (3), двигателен агрегат (5) и горен въздухозаборник (4), като V образната опашка (3) е снабдена с опашни стабилизатори (8), при което в предната част на фюзелажа (1) е изработен отваряем горен люк (6), а носовата част на фюзелажа (1) е оформена като напречно сечение на което са монтирани дневна камера (17) и инфрачервена камера (18), свързани с видеопредавател (19), като във вътрешността на фюзелажа (1) е интегрирана авионична архитектура включваща автопилот (9) функционално свързан с електронен регулатор на обороти (10), със захранващ модул (12), с модул телеметрия (14), с радиоприемник (15), с GPS модул (16) и с видеопредавателя (19), при което електронният регулатор на обороти (10) е свързан със серво механизъм (11) и със захранващия модул (12), който е свързан с литиево графен полимерна батерия (13) и с двигателния агрегат (5).